三边测量是什么?

GPS设备如何使用数学来确定定位

地图上的导航仪器,特写镜头

Creativ Studio Heinemann / Getty Images

三边是一个使用的数学技术全球定位系统(GPS)设备确定用户位置,速度和高度。通过不断接收和分析来自多个GPS卫星的无线电信号并施加圆圈,球形和三角形的几何形状,GPS装置可以计算被跟踪的每个卫星的精确距离或范围。

三边测量是如何工作的

Trilateration是一种复杂的三角测量法,尽管它在计算中不使用角度的测量。从一颗卫星获得的数据提供了地球表面一个大圆形区域内某一点的大致位置。加上来自第二颗卫星的数据,GPS就可以将该点的具体位置缩小到两个卫星数据重叠的区域。再加上来自第三颗卫星的数据,就能得到这个点在地球表面的准确位置。

所有GPS设备都需要三颗卫星进行准确计算的位置。来自第四颗卫星 - 甚至超过四颗卫星的数据 - 进一步增强了点的位置,并且还允许在飞机上进行高度或者在飞机上进行高度的因素。GPS接收器同时常规跟踪四到七颗卫星,并使用三边分析信息。

GPS卫星

美国国防部维护在全球中继数据的24个卫星。无论您在地球上,您的GPS设备都可以保持联系,至少有四颗卫星,甚至在树木繁茂的地区或高层建筑的主要大都市。每颗卫星每天两次地轨道,定期向地球发送信号,从海拔大约12,500英里。卫星在太阳能上运行并有备用电池。

当GPS失败时

当GPS导航器接收到不足的卫星数据时,因为它无法跟踪足够的卫星,但三边形失败。大型建筑物或山脉的障碍物也可能阻挡弱卫星信号并防止准确计算位置。GPS设备将以某种方式提醒用户,即它无法提供正确的位置信息。

卫星也可能暂时失灵。由于t中的因素,信号可能移动得太慢罗波波和电离层为例。信号也可能与地球上的某些构造和结构产生联系,导致三边误差。

政府GPS技术和系统

全球定位系统于1978年推出,当时发射了第一颗全球定位卫星。直到20世纪80年代,它一直由美国政府控制和使用。由美国控制的全部24颗现役卫星直到1994年才开始使用。

GPS设备不会向卫星发送数据。GPS设备,如智能手机配备了该技术,也可以使用电话系统,如手机塔和网络,以及互联网连接,以进一步提高位置精度。当使用这些后两个系统时,GPS设备可以将数据发送到这些系统。

因为GPS卫星系统由美国政府拥有,因此可以选择性地否认或限制对网络的访问,其他国家开发了自己的GPS卫星网络。这些包括:

  • 中国的北斗航行卫星系统
  • 俄罗斯的全球导航卫星系统(Glonass)
  • 欧盟伽利略定位系统
  • 印度的印度区域导航卫星系统(IRNSS),也称为Navic
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